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面对 2050 年蛋白质需求翻倍的挑战，研究人员针对木质纤维素水解物中抑制剂抑制微生物生长问题，开展欧姆柯达酵母（K. ohmeri）SSK 与乳酸乳球菌（L. lactis）LX 共培养生产 SCP 研究。发现共培养总氨基酸达 331.42 mg/g，且可耐受抑制剂，为工业生产提供新路径。
研究背景与意义
随着全球人口持续增长，蛋白质需求预计到 2050 年将翻倍。传统蛋白质生产依赖农业和畜牧业，面临土地资源有限、环境压力大等问题。单细胞蛋白（Single Cell Protein, SCP）作为微生物合成的蛋白质，具有生产周期短、不受气候影响等优势，被视为解决未来蛋白质短缺的可持续方案。木质纤维素作为地球上最丰富的生物质资源，其水解物含葡萄糖、木糖等可发酵糖，是生产 SCP 的理想原料。然而，木质纤维素预处理过程中会产生糠醛、5 - 羟甲基糠醛（5-HMF）、乙酸等抑制剂，严重抑制微生物生长和 SCP 产量。此外，微生物对混合糖的顺序利用特性降低了糖利用率，如何筛选耐受抑制剂且高效利用混合糖的微生物成为关键难题。
为突破上述瓶颈，上海交通大学生命科学与生物技术学院的研究人员开展了相关研究。他们聚焦于开发无需脱毒的木质纤维素直接利用体系，通过筛选具有协同作用的微生物组合，构建高效生产 SCP 的微生物平台。该研究成果发表在《Bioresource Technology》，为木质纤维素的高值化利用和可持续蛋白质生产提供了新策略。
主要关键技术方法
研究采用了微生物分离培养、共培养体系构建、抑制剂耐受性检测、糖代谢分析及氨基酸组成测定等技术。从上海佘山竹子中分离出欧姆柯达酵母（Kodamaea ohmeri）SSK 和乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）LX，通过单培养和共培养实验，在未脱毒的玉米秸秆水解物（Corn Straw Hydrolysate, CSH）中评估菌株生长、抑制剂降解能力及 SCP 产量，利用扫描电子显微镜（SEM）观察菌体形态，通过氨基酸分析测定蛋白质质量。
研究结果
菌株分离与鉴定
K. ohmeri SSK 在固体 YPD 平板上形成光滑、不透明的白色奶油状菌落，扫描电镜显示其呈椭圆形，直径约 4–6 μm；L. lactis LX 在固体 MRS 平板上形成圆形光滑菌落，细胞呈球形，直径约 0.5–1 μm。两者均分离自竹子，经鉴定为适合共培养的菌株。
共培养体系的优势
在未脱毒 CSH 中，L. lactis LX 单培养生长受限，而与K. ohmeri SSK 共培养时生长显著改善。共培养体系中，K. ohmeri SSK 优先利用葡萄糖，并降解糠醛（0.36 g/L 在 12 h 内）、5-HMF（0.19 g/L 在 12 h 内）和乙酸（1.88 g/L 在 24 h 内），为L. lactis LX 创造适宜环境。共培养的 SCP 粗蛋白含量达 38.51%，虽略低于K. ohmeri SSK 单培养的 39.66%，但总氨基酸含量显著提高至 331.42 mg/g（单培养为 309.89 mg/g），且包含所有必需氨基酸（色氨酸因酸水解法未检测到）。
戊糖利用与抑制剂耐受
K. ohmeri SSK 可有效利用木糖、阿拉伯糖等戊糖，突破碳代谢物阻遏（CCR）限制，实现混合糖的同步利用。其对抑制剂的高耐受性是共培养体系成功的关键，通过自身代谢活动降低水解物毒性，促进共生菌生长。
研究结论与讨论
本研究构建的K. ohmeri SSK 与L. lactis LX 共培养体系，首次实现了未脱毒木质纤维素水解物直接生产 SCP。该体系兼具高效抑制剂降解能力和平衡的氨基酸组成，粗蛋白含量达 38.51%，总氨基酸含量提升约 7%，为工业 - scale 生产提供了可行方案。研究结果表明，微生物共培养通过代谢互补克服了单一菌株的局限性，为木质纤维素底物的高效利用提供了 “细胞工厂” 范例。未来可进一步优化培养条件或筛选更多功能菌株，提升 SCP 产量和品质，推动该技术从实验室向工业化应用转化。该研究不仅拓展了 SCP 生产的原料范围，也为农业废弃物的资源化利用开辟了新路径，对缓解全球蛋白质短缺和环境污染问题具有重要意义。
